DE4001864A1 - IGNITION FOR AIR BAG DRIVING SETS - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Luftsacksystem, insbe sondere einen Zünder für stückige Gaserzeuger-Treibsätze in einer Aufblaseinrichtung des Luftsacksystems.The invention relates to a vehicle airbag system, in particular special an igniter for lumpy gas generator propellants in an inflator of the airbag system.
Zünder für Gaserzeuger-Treibsätze in Aufblaseinrichtungen für Fahrzeug-Luftsacksysteme sind bekannt. Solch ein Zünder weist ein Metallgehäuse auf und ein zündbares Material, wel ches in dem Gehäuse enthalten ist. Während der Verbrennung des zündbaren Materials werden heiße Gase, Flammen und Druck innerhalb des Gehäuses erzeugt. Sobald der Druck innerhalb des Gehäuses auf etwa 10 MPa (1500 psi) ansteigt, birst das Gehäuse, und die heißen Gase und Flammen können entweichen.Igniter for gas generator propellants in inflators for vehicle airbag systems are known. Such a detonator has a metal housing and an ignitable material, wel ches is contained in the housing. During the combustion The ignitable material becomes hot gases, flames and pressure generated within the housing. Once the pressure is inside of the housing rises to about 10 MPa (1500 psi), that bursts Housing, and the hot gases and flames can escape.
Wenn der Zünder in einer Aufblaseinrichtung mit mehreren stickstoff-erzeugenden Treibsätzen mit einem zündungsför dernden Überzug verwendet wird, z.B. den Treibsätzen nach der US-PS 46 98 107, liegt der Zünder mit diesen auf einer Achse und innerhalb mittiger Öffnungen in den an einem Ende befindlichen Treibsätzen. Das zündbare Material des Zünders wird üblicherweise an einem Ende der Achse des Zündergehäu ses gezündet und brennt in Richtung der Achse des Zünderge häuses zu seinem anderen Ende hin ab, welches durch Anriß linien geschwächt ist. Die geschwächten Zonen brechen auf und die heißen Gase und Flammen strömen aus dem Zünder und treffen auf eine angrenzende Endfläche des nächstliegenden Treibsatzes.If the igniter is in an inflator with multiple nitrogen-generating propellants with an ignition changing coating is used, e.g. according to the propellants the US-PS 46 98 107, the detonator with these is on one Axis and within central openings in the at one end located propellants. The ignitable material of the detonator is usually at one end of the axis of the fuse housing It ignites and burns in the direction of the fuse towards its other end, which is marked by a crack lines is weakened. The weakened zones break open and the hot gases and flames flow out of the igniter and meet an adjacent end face of the closest one Propellant charge.
Wenn der stückige Treibsatz plötzlich von den heißen Gasen und Flammen getroffen wird, kann er zerbrechen, oder aber der zündfördernde Überzug detoniert und zerbricht einen oder mehrere der Treibsätze. Ein zertrümmerter Treibsatz hat eine größere Oberfläche als ein unbeschädigter Treibsatz. Die grö ßere Oberfläche eines zertrümmerten Treibsatzes beschleunigt die Verbrennung der Treibsätze und bewirkt, daß in einer kür zeren Zeitspanne ein größeres Gasvolumen erzeugt wird. Des weiteren zerbrechen die Treibsätze oft in einer nicht repro duzierbaren Weise. Daher können die zertrümmerten Treibsätze die Funktion der Aufblaseinrichtung nachteilig beeinflussen. Die Neigung des Zünders, die Treibsätze zu zerbrechen, indem die Treibsätze und/oder der Überzug plötzlich dem Druck aus gesetzt sind, wird als "Brisanz" bezeichnet.When the lumpy propellant suddenly releases from the hot gases and flames are hit, it can break, or else the ignition-promoting coating detonates and breaks one or several of the propellants. A smashed propellant has one larger surface area than an undamaged propellant. The larger accelerates the outer surface of a smashed propellant the combustion of the propellants and causes in a kür after a longer period of time, a larger gas volume is generated. Of further, the propellants often break in a non-repro producible way. Therefore, the smashed propellants adversely affect the function of the inflator. The tendency of the detonator to break the propellant charge by the propellant charges and / or the coating suddenly out of the pressure are called "explosiveness".
Bei den US-PSen 29 34 014 und 30 11 441 liegt das Problem der Brisanz darin, daß der von einem Zünder ausgehende Druck die Gaserzeuger-Treibsätze in einem Raketenmotor zertrümmert. Diese Druckschriften gehen das Brisanzproblem an, indem das zündbare Material in einem Zündergehäuse an einem axialen Ende gezündet wird. Das zündbare Material brennt dann in Richtung auf ein geschlossenes Ende des Zündergehäuses. Eine durch Verbrennung des zündbaren Materials verursachte Druck welle wird von dem geschlossenen Ende des Zündergehäuses reflektiert. Die reflektierte Druckwelle verläßt dann den Zünder durch ein aufgesprengtes offenes Ende des Zünderge häuses, welches an die Stelle angrenzt, an welcher die Zün dung einsetzte. Durch die Reflexion der Druckwelle verpufft ein Teil der durch die Verbrennung des zündbaren Materials erzeugten Energie. Damit wird der Druckstoß gegen die Treib sätze auf einen erträglichen Wert vermindert, um ein Zerbre chen der Treibsätze möglichst klein zu halten.The problem lies with US Pat. Nos. 29 34 014 and 30 11 441 the explosiveness in that the pressure emanating from an igniter the gas generator propellant shattered in a rocket engine. These publications address the explosive problem by ignitable material in a fuse housing on an axial End is ignited. The ignitable material then burns into Towards a closed end of the fuse housing. A pressure caused by combustion of the ignitable material wave is from the closed end of the igniter housing reflected. The reflected pressure wave then leaves the Detonator through a blown open end of the detonator rim house, which adjoins the place where the used. Lost by the reflection of the pressure wave part of the by burning the ignitable material generated energy. This is the pressure surge against the blowing sets reduced to a tolerable value to break up to keep the propellants as small as possible.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zünder zur Zündung eines stückigen Gaserzeuger-Treibsatzes in einer Aufblasein richtung eines Fahrzeug-Luftsacks. Der Treibsatz ist empfind lich, zu zerbrechen, wenn er plötzlich einem Druck oberhalb eines vorbestimmten Werts ausgesetzt wird. Der Treibsatz hat auch einen zündfördernden Überzug, welcher detonieren kann, wenn er plötzlich einem Druck oberhalb eines bestimmten Werts ausgesetzt wird. Der erfindungsgemäße Zünder weist ein Ge häuse auf und ein zündbares Material, welches in dem Gehäuse enthalten ist. Bei Verbrennung des zündbaren Materials ent wickeln sich in dem Gehäuse heiße Gase, Flammen und Druck. Das Gehäuse enthält eine geschwächte Zone. Die geschwächte Zone bricht auf, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses einen Wert erreicht, welcher deutlich geringer ist als der vor bestimmte Druck, bei welchem die Treibsätze zerbrechen und/ oder der Überzug detoniert. Nach dem Bersten der geschwäch ten Zone werden die heißen Gase und Flammen gegen eine rela tiv große Oberfläche der Treibsätze geleitet, um deren Über zug zu zünden. Die geschwächten Zonen bersten vorzugsweise, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses einen Wert von weniger als etwa 5,6 MPa (800 psi) erreicht. Damit setzt der erfin dungsgemäße Zünder die Treibsätze nicht plötzlich einem re lativ hohen Druck aus, bei welchem die Treibsätze zerbrechen können, oder bei welchem der Überzug detonieren kann.The present invention relates to an igniter for ignition a lumpy gas generator propellant in an inflator direction of a vehicle airbag. The propellant charge is sensitive Lich to break when suddenly a pressure above it is exposed to a predetermined value. The propellant has also an ignition-promoting coating that can detonate, if he suddenly has a pressure above a certain value is exposed. The igniter according to the invention has a Ge housing and an ignitable material which is in the housing is included. When the ignitable material burns hot gases, flames and pressure are wrapped in the housing. The housing contains a weakened zone. The weakened Zone breaks up when the pressure inside the housing comes up Value reached, which is significantly lower than the previous one certain pressure at which the propellants break and / or the coating detonates. After bursting the weakened the hot gases and flames against a rela tiv large surface area of the propellants directed to their over to ignite train. The weakened zones preferably burst, if the pressure inside the housing is less than than about 5.6 MPa (800 psi). With this, the inventor The detonator according to the invention does not suddenly produce a propellant relatively high pressure at which the propellants break can, or where the coating can detonate.
Das Gehäuse des Zünders ist zylindrisch, länglich und aus Metall. Die geschwächten Zonen weisen zumindest eine Rille auf, welche sich in Längsrichtung auf der äußeren Oberfläche einer peripheren Seitenfläche des Gehäuses erstreckt. Die in einer Rille gemessene Wandstärke des Gehäuses ist weniger als halb so groß, als die Wandstärke des übrigen Gehäuses. The igniter housing is cylindrical, elongated and made of Metal. The weakened zones have at least one groove on which is located longitudinally on the outer surface extends a peripheral side surface of the housing. In the a groove wall thickness of the housing is less than half the wall thickness of the rest of the case.
Das übrige Gehäuse hat vorzugsweise eine Wandstärke von min destens 0,25 mm (0,01 inch). Die innerhalb der Rillen gemes sene Wandstärke des Gehäuses liegt vorzugsweise zwischen 0,025 mm (0,001 inch) und 0,076 mm (0,003 inch). Wenn das Gehäuse aufbricht, werden die heißen Gase und Flammen radial von der mittigen Längsachse des Gehäuses weggeleitet.The rest of the housing preferably has a wall thickness of min at least 0.25 mm (0.01 inch). The measured within the grooves Sene wall thickness of the housing is preferably between 0.025 mm (0.001 inch) and 0.076 mm (0.003 inch). If that When the housing breaks open, the hot gases and flames become radial directed away from the central longitudinal axis of the housing.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.Further features and advantages of the invention result from the following description of several embodiments and from the drawing to which reference is made.
Fig. 1 ist im Längsschnitt eine Ansicht einer Aufblas einrichtung für ein Fahrzeug-Luftsacksystem ein schließlich eines erfindungsgemäßen Zünders; Fig. 1 is a view in longitudinal section of an inflator for a vehicle airbag system including an igniter according to the invention;
Fig. 2 ist eine im Längsschnitt vergrößerte Ansicht des Zünders von Fig. 1; Fig. 2 is a longitudinally enlarged view of the igniter of Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Zünders von Fig. 2 entlang der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 3 is a cross-sectional view of the igniter of Fig. 2 taken along line 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Zün ders von Fig. 3 mit einer aufgebrochenen ge schwächten Zone; und Fig. 4 is an enlarged view of a portion of the Zün ders of Figure 3 with a broken ge weakened zone. and
Fig. 5 ist Fig. 3 ähnlich und eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zünders. FIG. 5 is similar to FIG. 3 and a partial view of another embodiment of an igniter according to the invention.
Diese Erfindung betrifft einen Zünder zur Zündung von stüc kigen Gaserzeuger-Treibsätzen in einer Aufblaseinrichtung eines Fahrzeug-Luftsacksystems, wobei dessen Aufbau unter schiedlich sein kann. Eine solche Aufblaseinrichtung 10 ist in Fig. 1 abgebildet.This invention relates to an igniter for igniting stüc kigen gas generator propellants in an inflator of a vehicle airbag system, the structure of which can be different. Such an inflator 10 is shown in FIG. 1.
Wenn das Fahrzeug in einen Zusammenstoß verwickelt wird, wird ein zu der Aufblaseinrichtung 10 gehörender Luftsack (nicht gezeigt) durch eine starke Gasströmung aus der Auf blaseinrichtung 10 von einem zusammengefalteten Zustand in einen entfalteten Zustand aufgeblasen. Das Gas wird durch Verbrennung von Gasgeneratormaterial 12 erzeugt, welches in der Aufblaseinrichtung 10 angeordnet ist. Das Gasgenerator material 12 besteht aus mehreren, zylindrisch geformten Gas erzeuger-Treibsätzen 22, 24, welche innerhalb der Aufblas einrichtung 10 angeordnet sind. Die Verbrennung der Treib sätze 22, 24 erfolgt rasch und erzeugt ein relativ großes Gasvolumen, welches in den Luftsack geleitet wird. Der Luft sack entfaltet sich vorzugsweise in 20 bis 40 ms, nachdem sich eine Notsituation wie z.B. ein Zusammenstoß ereignet hat.When the vehicle is involved in a collision, an inflator 10 belonging to the air bag (not shown) blower with a strong gas flow from the on 10 from a folded state to a deployed state inflated. The gas is generated by combustion of gas generator material 12 , which is arranged in the inflator 10 . The gas generator material 12 consists of several, cylindrically shaped gas generator propellants 22 , 24 , which are arranged within the inflator 10 . The combustion of the propellant sets 22 , 24 takes place quickly and generates a relatively large volume of gas, which is passed into the airbag. The airbag deploys preferably in 20 to 40 ms after an emergency situation such as a collision has occurred.
Jeder der zylindrischen Treibsätze 22 besitzt einen zylin drischen, mittigen Durchbruch 30 von relativ großem Durch messer, welcher sich zwischen den einander gegenüberliegen den Endflächen 32, 34 eines jeden Treibsatzes erstreckt. Mehrere zusätzliche, zylindrische Durchbrüche 52 erstrecken sich zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen 32, 34 durch die Treibsätze 22 hindurch, um die Verbrennungsrate der Treibsätze 22 zu maximieren. Die Achsen dieser Durchbrü che 52 erstrecken sich parallel zu der mittigen Längsachse der Treibsätze 22 und des mittigen Durchbruchs 30.Each of the cylindrical propellant charges 22 has a cylin drical, central opening 30 of relatively large diameter, which extends between the opposite end surfaces 32 , 34 of each propellant charge. Several additional, cylindrical apertures 52 extend between the opposite end surfaces 32, 34 to maximize by the propellant charges 22 pass to the burn rate of the propellant charges 22nd The axes of this breakthrough surface 52 extend parallel to the central longitudinal axis of the propellant charge 22 and the central opening 30th
Jeder der Treibsätze 24 hat einen zylindrischen, mittigen Durchbruch 80 von relativ kleinem Durchmesser, dessen Mitten achse mit der mittigen Längsachse der Treibsätze 24 fluch tet. Der Durchbruch 80 erstreckt sich zwischen den einander gegenüberliegenden axialen Endflächen eines jeden Treibsat zes 24. Zusätzlich hat jeder Treibsatz 24 mehrere zyindri sche Durchbrüche 86, welche sich axial zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen 82, 84 durch den Treibsatz 24 erstrecken. Die Mittenachsen der Durchbrüche 86 verlaufen parallel zu der Mittelachse des Durchbruchs 80 und des Treib mittelsatzes 24. Die Durchbrüche 52, 80, 86 sind rund, haben gleichen Durchmesser, und sind entlang ihrer Achse einheit lich. Die Durchbrüche 52, 80, 86 fördern eine gleichmäßige Verbrennung der Treibsätze 22, 24. Dies ist ausführlich in der US-Anmeldung 9 15 266 beschrieben, deren Anmelder mit dem der vorliegenden Erfindung identisch ist, und auf deren Offenbarung hier Bezug genommen wird.Each of the propellant charges 24 has a cylindrical, central opening 80 of relatively small diameter, the center axis of which is aligned with the central longitudinal axis of the propellant charges 24 . The opening 80 extends between the opposite axial end faces of each Treibsat zes 24th In addition, each propellant 24 has a plurality of zyindri openings 86 , which extend axially between the opposite end surfaces 82 , 84 through the propellant 24 . The central axes of the openings 86 run parallel to the central axis of the opening 80 and the propellant set 24 . The openings 52 , 80 , 86 are round, have the same diameter, and are uniform along their axis. The openings 52 , 80 , 86 promote a uniform combustion of the propellants 22 , 24 . This is described in detail in US application 9 15 266, the applicant of which is identical to that of the present invention, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
Das innerhalb der verschiedenen Durchbrüche 30, 52, 80, 86 der Treibsätze 22, 24 erzeugte Gas strömt durch die Durch brüche und läßt die Verbrennung auf die anderen Teile der Treibsätze übergreifen. Um das zu ermöglichen, sind Zwischen räume zwischen den axialen Endflächen der aneinander angren zenden Treibsätze 22, 24 vorgesehen. Die Zwischenräume an einander entgegengesetzten axialen Enden der Treibsätze er strecken sich von der mittigen Längsachse der Treibsätze aus radial nach außen. Die Zwischenräume sind mit in Achsenrich tung zeigenden Abstandshaltern oder Vorsprüngen 90 versehen, welche an den einander entgegengesetzten Endflächen 32, 34 der Treibsätze 22, 24 ausgebildet sind. Die Abstandshalter 90 eines Treibsatzes 22, 24 berühren die Abstandshalter 90 des angrenzenden Treibsatzes, um Zwischenräume gleicher Dicke zwischen den benachbarten Treibsätzen zu bilden. Die Treibsätze 22, 24 sind vorzugsweise auf Alkalimetallazid- Basis hergestellt, wie dies in der US-PS 46 96 705 offenbart ist. Die Treibsätze 22, 24 sind empfindlich, zu zerbrechen, wenn sie plötzlich einem Druck oberhalb von etwa 10 MPa (1500 psi) ausgesetzt werden.The gas generated within the various openings 30 , 52 , 80 , 86 of the propellants 22 , 24 flows through the openings and allows the combustion to spread to the other parts of the propellants. In order to make this possible, spaces are provided between the axial end faces of the propellant charges 22 , 24 adjoining one another. The gaps at opposite axial ends of the propellant charges extend radially outward from the central longitudinal axis of the propellant charges. The gaps are provided with spacers or projections 90 pointing in the axial direction, which are formed on the opposite end faces 32 , 34 of the propellant charges 22 , 24 . The spacers 90 of a propellant 22 , 24 touch the spacers 90 of the adjacent propellant to form spaces of equal thickness between the adjacent propellants. The propellants 22 , 24 are preferably made on an alkali metal azide basis, as disclosed in US Pat. No. 4,696,705. Propellants 22 , 24 are susceptible to breakage when suddenly exposed to pressure above about 10 MPa (1500 psi).
Auf die Oberflächen der Treibsätze 22, 24 ist ein zündver bessernder Überzug aufgebracht. Im allgemeinen beträgt der Gewichtsanteil des Überzugs 1 bis 4% des Gesamtgewichts des unbedeckten Treibsatzes. Der Überzug enthält 20 bis 50 Gew.% eines Alkalimetallazids, vorzugsweise Natriumazid, 25 bis 35 Gew.% eines anorganischen Oxidationsmittels, vorzugsweise Natriumnitrat, 1 bis 3 Gew.% rauchendes Siliciumdioxid, 10 bis 15 Gew.% eines Fluorelastomers wie z.B. Viton oder Teflon (Du Pont Company) und 15 bis 25 Gew.% Magnesium. Vorzugsweise enthält die Überzugsmischung etwa 43 Gew.% Natriumazid, etwa 28 Gew.% Natriumnitrat, etwa 2 Gew.% rau chendes Siliciumdioxid, etwa 10 Gew.% eines Fluorelastomers wie Teflon oder Viton und etwa 16 Gew.% Magnesium. Der Überzug ist empfindlich, zu detonieren, wenn er plötzlich einem Druck oberhalb eines Wertes von etwa 10 MPa (1500 psi) ausgesetzt wird. Wenn der Überzug detoniert, baut sich der Druck innerhalb der Aufblaseinrichtung 10 sehr rasch auf und die Wahrscheinlichkeit wächst, daß die Treibsätze 22, 24 zerbrechen.An ignition-improving coating is applied to the surfaces of the propellant charges 22 , 24 . In general, the weight fraction of the coating is 1 to 4% of the total weight of the uncovered propellant charge. The coating contains 20 to 50% by weight of an alkali metal azide, preferably sodium azide, 25 to 35% by weight of an inorganic oxidizing agent, preferably sodium nitrate, 1 to 3% by weight fuming silicon dioxide, 10 to 15% by weight of a fluoroelastomer such as Viton or Teflon (Du Pont Company) and 15 to 25% by weight magnesium. Preferably, the coating mixture contains about 43 percent by weight sodium azide, about 28 percent by weight sodium nitrate, about 2 percent by weight fuming silica, about 10 percent by weight of a fluoroelastomer such as Teflon or Viton, and about 16 percent by weight magnesium. The coating is susceptible to detonation if it is suddenly subjected to a pressure above about 10 MPa (1500 psi). When the coating detonates, the pressure within the inflator 10 builds up very quickly and the likelihood that the propellants 22 , 24 break will increase.
Das durch Verbrennung der Treibsätze 22, 24 erzeugte Gas strömt durch einen Filter 100 radial nach außen. Sodann strömt das Gas durch Öffnungen 102 in einer starren, zylin drischen Metallröhre 104, welche die Treibsätze 22, 24 und den Filter 100 umgibt. Der Filter 100 besteht vorzugsweise aus mehreren Lagen Drahtgeflecht, Stahlwolle und Fiberglas. Der Filter 100 läßt Funken und/oder heiße Partikel nicht in den Luftsack austreten. Die detaillierte Ausführung der Auf blaseinrichtung 10 wird hier nicht weiter beschrieben, weil diese Gegenstand der US-Anmeldung 5 15 266 ist.The gas generated by combustion of the propellants 22 , 24 flows radially outward through a filter 100 . The gas then flows through openings 102 in a rigid, cylindrical metal tube 104 which surrounds the propellants 22 , 24 and the filter 100 . The filter 100 preferably consists of several layers of wire mesh, steel wool and fiberglass. The filter 100 does not allow sparks and / or hot particles to escape into the airbag. The detailed description of the blowing device 10 is not described further here because this is the subject of US application 5 15 266.
Ein Zünder 132 befindet sich mittig innerhalb der Durchbrü che 30 in den Treibsätzen 22 an einem Ende der Aufblasein richtung 10. Der Zünder 132 hat zylindrischen Querschnitt und ist an eine zylidrische Innenfläche 134 eines Halters 142 geklebt. Der Halter 142 ist in eine Gewindeöffnung in einer Endplatte 144 der Aufblaseinrichtung 10 geschraubt. Ein Trägheitsschalter 152 und eine Fahrzeugstromversorgung 154 sind über Leitungen 162, 164 mit dem Zünder 32 in Reihe geschaltet. Der Trägheitschalter 152 schließt sich bei einer Abbremsung des Fahrzeugs, wenn die Stärke der Abbremsung einen bestimmten Wert überschreitet, welcher während eines Zusammenstoßes auftritt. Wenn sich der Trägheitsschalter 152 schließt, wird die Stromversorgung 154 elektrisch mit dem Zünder 132 verbunden. Damit schließ im Falle eines Zusammen stoßes der Trägheitsschalter 152, löst den Zünder 132 aus und zündet die Treibsätze 22, 24. An igniter 132 is located centrally within the opening 30 in the propellant charge 22 at one end of the Aufblasein direction 10th The igniter 132 has a cylindrical cross-section and is glued to a cylindrical inner surface 134 of a holder 142 . The holder 142 is screwed into a threaded opening in an end plate 144 of the inflator 10 . An inertia switch 152 and a vehicle power supply 154 are connected in series with the igniter 32 via lines 162 , 164 . The inertia switch 152 closes upon braking of the vehicle when the amount of braking exceeds a certain value that occurs during a collision. When the inertia switch 152 closes, the power supply 154 is electrically connected to the igniter 132 . Thus, in the event of a collision, the inertia switch 152 closes, triggers the igniter 132 and ignites the propellant charges 22 , 24 .
Der Zünder 132 (Fig. 2) enthält ein Gehäuse 172. Ein Brücken draht 182 ist innerhalb des Gehäuses 172 des Zünders 132 an geordnet und elektrisch mit den Leitungen 162, 164 verbunden. Der Brückendraht 182 ist axial an ein Brückendrahtgemisch 184 angrenzend angeordnet. Das Brückendrahtgemisch 184 ent hält vorzugsweise 5 bis 40 mg Zirkonium/Kaliumperchlorat.The igniter 132 ( FIG. 2) includes a housing 172 . A bridge wire 182 is arranged within the housing 172 of the igniter 132 and electrically connected to the lines 162 , 164 . The bridge wire 182 is arranged axially adjacent to a bridge wire mixture 184 . The bridge wire mixture 184 preferably contains 5 to 40 mg of zirconium / potassium perchlorate.
Ein zündbares Material 192 ist ebenfalls innerhalb des Ge häuses 172 des Zünders 132 untergebracht und grenzt axial an das Brückendrahtgemisch 184 an. Das zündbare Material 192 enthält ein Verstärkermaterial 194 und ein bei einer Tempe ratur zwischen 149°C und 204°C (300°F und 400°F) selbstzün dendes Material 196. Das zündbare Material 192 ist vorzugs weise eine homogene Mischung des Verstärkermaterials 194 und des selbstzündenden Materials 196. Das Gewichtsverhältnis des Verstärkermaterials 194 zu dem selbstzündenden Material 196 liegt vorzugsweise zwischen 1,25 zu 1 und 30 zu 1. Bei spielsweise können 250 mg bis 1,5 g Verstärkermaterial und 50 bis 200 mg selbstzündendes Material verwendet werden.An ignitable material 192 is also housed within the Ge housing 172 of the igniter 132 and axially adjoins the bridge wire mixture 184 . The ignitable material 192 includes a reinforcing material 194 and a self-igniting material 196 at a temperature between 149 ° C and 204 ° C (300 ° F and 400 ° F). The ignitable material 192 is preferably a homogeneous mixture of the reinforcing material 194 and the self-igniting material 196 . The weight ratio of the reinforcing material 194 to the self-igniting material 196 is preferably between 1.25 to 1 and 30 to 1. For example, 250 mg to 1.5 g of reinforcing material and 50 to 200 mg of self-igniting material can be used.
Das Verstärkermaterial 194 besteht vorzugsweise aus einem halben Gramm einer homogenen Mischung von 50 bis 72 Gew.% BKNO3 (Borkaliumnitrat) und 28 bis 50 Gew.% einer homogenen Mischung von TiH2 (Titanhydrid) und KC104 (Kaliumperchlorat). Das BKNO3 besteht aus einer Mischung von zwischen 22 und 26 Gew.% Bor, 69 bis 73 Gew.% Kaliumnitrat und 2 bis 6 Gew.% eines Bindemittels wie Viton. Die Mischung aus TiH2 und KC104 besteht aus 27 bis 31 Gew.% TiH2, 65 bis 69 Gew.% KC104 und zwischen 2 und 6 Gew.% eines Bindemittels wie Viton. Das Verstärkermaterial 194 zündet, wenn es auf etwa 371°C (700°F) erwärmt wird.The reinforcing material 194 preferably consists of half a gram of a homogeneous mixture of 50 to 72% by weight of BKNO 3 (boron potassium nitrate) and 28 to 50% by weight of a homogeneous mixture of TiH 2 (titanium hydride) and KC10 4 (potassium perchlorate). The BKNO 3 consists of a mixture of between 22 and 26% by weight of boron, 69 to 73% by weight of potassium nitrate and 2 to 6% by weight of a binder such as Viton. The mixture of TiH 2 and KC10 4 consists of 27 to 31% by weight of TiH 2 , 65 to 69% by weight of KC10 4 and between 2 and 6% by weight of a binder such as Viton. The reinforcing material 194 ignites when heated to about 371 ° C (700 ° F).
Wenn ein elektrischer Strom einer bestimmten Stärke an den Brückendraht angelegt wird, erhitzt sich der Brückendraht 182 rasch und zündet das Brückendrahtgemisch 184. Die durch die Zündung des Brückendrahtgemisches 184 erzeugte Wärme zündet das zündbare Material 192. Aus der Verbrennung des zündbaren Materials 192 entwickeln sich bei anwachsendem Druck heiße Gase und Flammen innerhalb des Gehäuses 172.When an electrical current of a certain magnitude is applied to the bridge wire, the bridge wire 182 heats up rapidly and ignites the bridge wire mixture 184 . The heat generated by the ignition of the bridge wire mixture 184 ignites the ignitable material 192 . The combustion of ignitable material 192 produces hot gases and flames within housing 172 as the pressure increases.
Das Gehäuse 172 ist vorzugsweise aus Metall, z.B. rostfreiem Stahl, und wird durch Tiefziehen hergestellt. Während des Tiefziehens werden vier längsseitig erstreckte, geschwächte Zonen 202 (Fig. 2 und 3) durch ein geeignet geformtes Ziehwerkzeug in dem Gehäuse 172 ausgebildet, welche in gleichmäßigen Abständen über den äußeren Umfang des Gehäuses angeordnet sind. Das Gehäuse 172 enthält ein relativ dickes, geschlossenes Ende 212 (Fig. 2) auf seiner Achse, welches während des Tiefziehvorgangs ausgebildet wird. Das Gehäuse 172 hat auch ein offenes Ende 214, durch welches das zünd bare Material 192, die Brückendrahtmischung 184 und der Brückendraht 182 während der Montage des Zünders 132 einge bracht werden. Das offene Ende 214 des Gehäuses 132 wird durch eine an das Gehäuse geklebte Kappe 222 hermetisch ab gedichtet.The housing 172 is preferably made of metal, for example stainless steel, and is produced by deep drawing. During the deep drawing, four longitudinally extending, weakened zones 202 ( FIGS. 2 and 3) are formed in the housing 172 by a suitably shaped drawing tool, which are arranged at regular intervals over the outer circumference of the housing. The housing 172 includes a relatively thick, closed end 212 ( FIG. 2) on its axis which is formed during the deep drawing process. The housing 172 also has an open end 214 through which the ignitable material 192 , the bridge wire mixture 184 and the bridge wire 182 are introduced during assembly of the igniter 132 . The open end 214 of the housing 132 is hermetically sealed by a cap 222 glued to the housing.
Jede der geschwächten Zonen 202 enthält eine in Längsrich tung erstreckte Rille 232. Der größere Teil des Gehäuses 172 hat nach dem Tiefziehen eine durchschnittliche Wanddicke von 0,25 mm (0,010 inch). Während des Tiefziehens nimmt das Werk zeug zur Bildung der Rillen 232 etwas von dem Material von der Außenseite des Gehäuses 172 ab, so daß die geschwächte Zone 202 des Gehäuses innerhalb der Rille 232 liegt. Die ge schwächte Zone 202 hat vorzugsweise eine Wanddicke T zwi schen 0,025 mm (0,001 inch) und 0,076 mm (0,003 inch), und mißt vorzugsweise 0,051 mm (0,002 inch). Die Breite W (Fig. 3) der Rille 232, gemessen entlang des Umfangs des Gehäuses, beträgt 0,25 (0,010 inch) bis 0,76 mm (0,030 inch), vorzugs weise 0,51 mm (0,020 inch).Each of the weakened zones 202 includes a longitudinally extending groove 232 . The greater part of housing 172 after deep drawing has an average wall thickness of 0.25 mm (0.010 inch). During the deep drawing, the tool to form the grooves 232 removes some of the material from the outside of the housing 172 so that the weakened zone 202 of the housing lies within the groove 232 . The weakened zone 202 preferably has a wall thickness T between 0.025 mm (0.001 inch) and 0.076 mm (0.003 inch), and preferably measures 0.051 mm (0.002 inch). The width W ( Fig. 3) of the groove 232 , measured along the circumference of the housing, is 0.25 (0.010 inch) to 0.76 mm (0.030 inch), preferably 0.51 mm (0.020 inch).
Wenn der durch Verbrennung des zündbaren Materials 192 inner halb des Gehäuses 172 entwickelte Druck auf einen Wert an steigt, welcher vorzugsweise zwischen 5,1 und 5,6 MPa (750 und 800 psi) liegt, können die geschwächten Zonen 202 den Druck nicht länger halten, und die geschwächten Zonen 202 brechen auf, wie in Fig. 4 abgebildet. Die heißen Gase und Flammen strömen unter Druck von der mittigen Längsachse A des Zünders 132 aus radial nach außen, und zwar durch die neu gebildeten, sich in Längsrichtung erstreckenden Öffnun gen 242 in dem Gehäuse 172. Die heißen Gase und Flammen tref fen auf die inneren, zylindrischen Oberflächen, welche die mittigen Durchbrüche 30 in den endseitigen Treibsätzen 22 bilden, und zünden den Überzug der Treibsätze. Der Rest des Gehäuses 172 verbleibt unzerstört und verformt sich nicht merklich.When the pressure developed by combustion of the ignitable material 192 within the housing 172 increases to a value which is preferably between 5.1 and 5.6 MPa (750 and 800 psi), the weakened zones 202 can no longer maintain the pressure , and the weakened zones 202 break open, as shown in FIG. 4. The hot gases and flames flow under pressure radially outward from the central longitudinal axis A of the igniter 132 through the newly formed, longitudinally extending openings 242 in the housing 172 . The hot gases and flames hit the inner cylindrical surfaces which form the central openings 30 in the end propellant sets 22 and ignite the coating of the propellant sets. The rest of the housing 172 remains undamaged and does not noticeably deform.
Der Druck, bei welchem die geschwächten Zonen 202 in dem Gehäuse 172 aufbrechen, ist um einiges geringer als der Druck von 10 MPa (1500 psi), bei welchem herkömmliche Zünder bersten. Wie im Vorangegangenen geschildert, kann der Druck von 10 MPa (1500 psi) die Treibsätze 22, 24 zertrümmern, oder den zündverstärkenden Überzug zur Detonation bringen. Indem die heißen Gase, Flammen und Druckkräfte radial auf eine relativ große Oberfläche der Treibsätze 22 gerichtet werden, anstatt axial gegen ein relativ begrenztes Gebiet auf dem Treibsatz 24 wie in herkömmlichen Zündern, wird die Wahrscheinlichkeit vermindert, daß die Teibsätze zerbrechen. Sollten sie doch einmal zerbrechen, so beschränkt sich dies auf die Endtreibsätze 22. Die Endtreibsätze 22 bilden einen relativ kleinen Teil der Gesamtzahl der Treibsätze 22 und 24. Wenn die Endtreibsätze 22 brechen, wird somit die Gesamt funktion der Aufblaseinrichtung 10 nur wenig beeinträchtigt.The pressure at which the weakened zones 202 rupture in the housing 172 is somewhat less than the 10 MPa (1500 psi) pressure at which conventional detonators burst. As previously described, the pressure of 10 MPa (1500 psi) can shatter propellants 22 , 24 , or detonate the ignition enhancing coating. By directing the hot gases, flames and compressive forces radially onto a relatively large surface area of the propellant charges 22 , rather than axially against a relatively limited area on the propellant charge 24 as in conventional igniters, the likelihood of the propellant charges breaking is reduced. Should they break, this is limited to the final propellants 22 . The final propellant charges 22 form a relatively small part of the total number of propellant charges 22 and 24 . If the Endtreibsätze break 22, so the total is functionally the inflator 10 is little affected.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 als ein Zünder 306 abgebildet. Der Zünder 306 enthält ein Gehäu se 312. Der Zünder 306 ist dem Zünder 132 ähnlich, welcher im vorstehenden beschrieben und in den Fig. 1 bis 4 abge bildet ist. Das Gehäuse 312 besteht aus einem im wesentli chen runden, röhrenförmigen Behälter mit einem geschlossenen Ende, wie im vorstehenden beschrieben. Das zündbare Material 322 befindet sich innerhalb des Gehäuses. Das zündbare Mate rial 322 ist mit dem vorstehend beschriebenen zündbaren Ma terial 192 identisch. Das Gehäuse 312 besteht vorzugsweise aus Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl. Das Gehäuse 312 wird durch einen Tiefziehvorgang geformt. Während des Tief ziehens werden drei sich längs des Gehäuses 312 erstreckende Rillen 362 durch ein geeignet geformtes Ziehwerkzeug (nicht gezeigt) verformt, und sind zueinander in Winkeln von etwa 5° beabstandet (übertrieben gezeichnet).Another embodiment of the invention is depicted in FIG. 5 as an igniter 306 . The igniter 306 includes a housing 312 . The ignitor 306 is similar to the igniter 132, which is described in the above, and forms shown in FIGS. 1 to 4 abge. The housing 312 consists of a generally round tubular container with a closed end, as described above. The ignitable material 322 is within the housing. The ignitable material 322 is identical to the ignitable material 192 described above. The housing 312 is preferably made of metal, for example stainless steel. The housing 312 is formed by a deep drawing process. During the deep drawing, three grooves 362 extending along the housing 312 are deformed by a suitably shaped drawing tool (not shown) and are spaced apart from one another at angles of approximately 5 ° (exaggerated drawing).
Der Zünder 306 ist so modifiziert, daß die drei in Längs richtung erstreckten Rillen 362 in einem Winkelbereich der peripheren Außenfläche des Gehäuses 312 konzentriert sind. Die durchschnittliche Wanddicke R 1 an dem größeren Teil des Gehäuses 312 beträgt nach dem Tiefziehen vorzugsweise wenig stens 0,25 mm (0,010 inch) . Das Werkzeug, welches die Rillen 362 formt, nimmt etwas Material am Außenumfang des Gehäuses 312 weg, so daß auf der Innenseite der Rille 362 eine ge schwächte Zone 372 an dem Gehäuse auftritt. Die geschwächte Zone 372 hat vorzugsweise eine Wandstärke T 1 zwischen 0,025 und 0,076 mm (0,001 und 003 inch), und ist vorzugsweise 0,051 mm (0,002 inch) dick. Die Breite W 1 jeder Rille 362, gemessen am Umfang des Gehäuses 312, beträgt zwischen 0,25 und 076 mm (0,010 und 0,030 inch), und beträgt vorzugsweise 0,51 mm (0,020 inch).The igniter 306 is modified so that the three longitudinally extending grooves 362 are concentrated in an angular range of the peripheral outer surface of the housing 312 . The average wall thickness R 1 on the major portion of housing 312 is preferably at least 0.25 mm (0.010 inch) after deep drawing. The tool that forms the grooves 362 takes some material away from the outer periphery of the housing 312 so that a weak zone 372 occurs on the inside of the groove 362 on the housing. The weakened zone 372 preferably has a wall thickness T 1 between 0.025 and 0.076 mm (0.001 and 003 inches), and is preferably 0.051 mm (0.002 inches) thick. The width W 1 of each groove 362 , measured on the circumference of the housing 312 , is between 0.25 and 076 mm (0.010 and 0.030 inch), and is preferably 0.51 mm (0.020 inch).
Wenn der während der Verbrennung des zündbaren Materials 322 innerhalb des Gehäuses 312 entwickelte Druck auf einen Wert anwächst, welcher vorzugsweise zwischen 5,1 und 5,6 MPa (750 bis 800 psi) liegt, können die geschwächten Zonen 372 des Gehäuses diesen Druck nicht länger halten. Jede geschwächte Zone 372 birst wie vorstehend beschrieben und in Fig. 4 ab gebildet. Die heißen Gase und Flammen strömen unter dem Druck von der mittigen Längsachse des Zünders 306 aus radial nach außen. Die Strömungsrichtung der heißen Gase und Flam men konzentriert sich dabei auf eine beschränkte bogenförmi ge Zone. Daher wird der Zünder 306 im allgemeinen dann be nutzt, wenn ein konzentrierter Strom heißer Gase und Flammen benötigt wird. Solch ein Zünder 306 ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn der Zünder nicht mittig in den Treibsätzen angeordnet ist, wie in Fig. 1 abgebildet.As the pressure developed during combustion of the ignitable material 322 within the housing 312 increases to a value which is preferably between 5.1 and 5.6 MPa (750 to 800 psi), the weakened zones 372 of the housing can no longer handle this pressure hold. Each weakened zone 372 bursts as described above and shown in FIG. 4. The hot gases and flames flow radially outward under pressure from the central longitudinal axis of igniter 306 . The direction of flow of the hot gases and flames is concentrated in a restricted arc-shaped zone. Therefore, igniter 306 is generally used when a concentrated flow of hot gases and flames is required. Such an igniter 306 is expedient, for example, when the igniter is not arranged centrally in the propellant charge, as shown in FIG. 1.
Claims (9)
ein Gehäuse mit einer peripheren Seitenfläche, einer axialen Endfläche und einer mittigen Längsachse;
ein zündbares Material in dem Gehäuse, welches bei seiner Verbrennung heiße Gase, Flammen und Druck innerhalb des Ge häuses entwickelt;
gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche der peripheren Seitenfläche des Gehäuses gestattet, bei einem Druck aufzubrechen, welcher deutlich kleiner ist als der vorbestimmte Druck, und welche die heißen Gase und Flammen von der mittigen Längsachse des Gehäuses aus radial nach außen leitet, um den Treibsatz zu zünden. 1. A device for igniting a lumpy gas generator propellant which breaks when it is suddenly exposed to a pressure above a predetermined value, comprising:
a housing having a peripheral side surface, an axial end surface and a central longitudinal axis;
an ignitable material in the housing which, when burned, develops hot gases, flames and pressure within the housing;
characterized by means which allow the peripheral side surface of the housing to break open at a pressure which is significantly less than the predetermined pressure and which directs the hot gases and flames radially outwards from the central longitudinal axis of the housing to supply the propellant ignite.
ein Gehäuse;
ein zündbares Material innerhalb des Gehäuses, welches bei seiner Verbrennung heiße Gase, Flammen und Druck entwickelt;
eine Einrichtung, um die Verbrennung dieses zündbaren Mate rials in Gang zu bringen;
gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche dem Gehäuse gestattet, aufzubrechen, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses einen Druck übersteigt, welcher deutlich kleiner ist als der vorbestimmte Druck, bei welchem der Verstärkerüberzug detoniert, um den heißen Gasen und Flammen den Kontakt mit dem Verstärkerüberzug zu ermög lichen und den Verstärkerüberzug anzuzünden, damit dieser ohne Detonation abbrennt.7. Apparatus for igniting an ignition promoting coating on a lumpy gas generator propellant charge, the coating detonating when suddenly exposed to a pressure above a certain value, comprising:
a housing;
an ignitable material within the housing which, when burned, generates hot gases, flames and pressure;
a device to start the combustion of this ignitable material;
characterized by means for allowing the housing to break open when the pressure within the housing exceeds a pressure which is significantly less than the predetermined pressure at which the booster coating detonates to allow the hot gases and flames to contact the booster coating Lichen and ignite the amplifier cover so that it burns without detonation.
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